Автосцеп для соединения плунжера глубинного насоса со штангами

 

- „„5U„„ 1773287 АЗ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ОРИ ГКНТ СССР (Н)5 F 04 8 17/02

Ц A g ° Ъ. ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

r>

Ъ

1 :,:-:.-. :::.: " :: . - .-: - .:: - ::: 2. (21) 4837199/29: - --: :. ::: . :: (57) Использование: оборудование для до(22) 11.06.90: : ::. —::::. . : бычи нефти штанто»вь!ми скважинными на(46) 3010.92. Бюл, %40 . ..-:.;: . сосами. Сущность изобретения: автосцеп (71) Сибирский научно-исследовательский . содержит верхний переводник 25, соеди институт нефтяной промышленности .::::. ненный с дополнительным корпусом 9, в . (72) M.È.Êîðàáåëüíèêîâ, E.M.Äîâæoê и:: - котором располагается верхний толкатель

Р.И.Кузоваткин .: .:- .:-::.::,:: . 19. Последний через шарик взаимодейству(73) Сибирский научно-йсследователь»скйй етс нижним толкателем 10, расположенным, - институт. нефтяной промышленности .: - -.. в переводнйке 8. Перевбдник 8 соединен с . - . (56)Ааторское свидетельство СССР::::. ::- корпусом-1 цанги, в котором расположено

fk 218785, кл. Е 21.В 43/00, 1968. -: .; -::; - подпружиненное кольцо 6. Перья цанги (54)АВТОСЦЕП ДЛЯ СОЕДИНЕНЙЯ ПЛУН-::;-: имеют на заплечиках обратную конусность, ЖЕРА ГЛУБИННОГО. НАСОСА СО ШТАН-: соответствующую опорной поверхности .ГАМИ- -:: ..::::, . ".: :, -::-:::. ::: -. --- ступенчатогохвостовика32.бил.

Z8

29."

13

i0

О

1773287

40 сопротивления путем уменьшения наружного диаметра устройства.. 45 цангосый захват с фиксиру,ощим механиэ- 50 центральным отгерстием, соединенным дополнительн1-. м корпусом с впутранней сту- 55

Изобретение относится к области нефтепромыслового оборудования, в частности к конструкции автосцепа "для соединения плунжера глубинного штангового насоса со штангами. 5

Известно устройство для соединения глубинно=насосньгх штанг с- плунжером трубного насоса, вкл оча ощее корпус, неподвижну о цангу и стопорящее ее устройство, а также плава ощую захватную цангу.

Однако применение этого устройства не обеспечивает возможности открытия циркуляционного (перепускного) клапана, а также затрудняется процесс отсоединения штанг из-за заклинивания цанг при работе. 15

Известно также устройство для соединения штанг с подземным оборудованием в скважине, включающее захватный наконечник, узел сцепления, толкатель и фиксатор с вкладышами, . 20

Недостатком такого устройства являе1.-: ся необходимость выполнения вращательных движений наконечника для его стопорения (фиксации), что вызывает определенные трудности в глубоких наклонно направленных скважинах, когда штанговая . колонна имеет протяженный контакт со стенкой насосно-компрессорных труб и требует приложения значительных крутящих моментов. .:: . 30

Известно устройство для соединения плунжера глубинного насоса со штангами, взятое в качестве прототипа, содержащее цанговый захват, сердечник (хвостовик), фиксатор, выполненный в виде подпружи- 35 ненного кольца.

К недостаткам устройСтва следует отнести надежность захвата и возможность самоотцепа при длительных возвратно-поступательных движениях плунжера насоса

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности автосцепа, а также снижение гидравлического

Укаэанная цель достигается тем, что в известном устройстве для соединения плунжера глубинного насоса со штангами, со= держащем соединенный с колонной штанг мом, включащим подпружиненное кОльцо и хвостовик, сов,",иненный с плунжером, автосцеп снабжен верхним переводником с пенчатой полостью большого и малоГб диайетрои L1 польйл нижним переводником с корпусом цап ги, имеющим перья с Опорными повррхнОстями, фиксирующий механизм до полнительно Содвржит падпружинЕнный верхний толкатель со скошенным торцом, установленный в полости дополнительного корпуса, и нижний толкатель со сферическим торцом, установленный в центральном отверстии переводника и снабженный фиксатором, при этом между скошенным торцом верхнего и сферическим торцом нижнего толкателей расположен шар с возможностью вь!хода в пОлОсть большого Див метра при рабочем положении, в полости коРпуса цанги расположено подпружиненное кольцо, нижний толкатель и кольцо установлены с возможностью взаимодействия при рабочем положений автосцепа с хвостовиком, выполненным ступенчатым и имеющим заплечики с Опорной конусной поверхностью, а опорная поверхность перьев цанг выполнена с обратной конусностью, ответной опорной поверхности хвостовика.:

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан верхний {захватывающий) узел автосцепа; на фиг.2 - нижний и верхний узлы автосцепа в рабочем (сцепленном) положении; на фиг.3— фрагмент автосцепа, характеризующий rioложение толкателей перед "сбросом" шара в кольцевую полость: на фиг,4 — вид по стрелке А на фиг.3, на фиг.5 — схема сил, действующих на шар при взаимодействии . толкателей; на фиг.6 — фрагмент рабочего положения заплечиков хвостовика и цанги.

Верхний узел (фиг.1} автосцепа имеет корпус 1 цанги с перьями 2 в нижней части."

Перья 2 цанги снабжены внутренними заплечиками 3, имеющими опорну о поверхность

4, выполненную с обратной конусностью.

Угол а1 (фиг.6) конусности опорной повер: хности 4 вь(полняют равным 30-45

В корпусе 1 установлена пружина 5 с кольцом 6. Причем кольцо 6 опирается с одной стороны на уступ 7 в корпусе 1, à c другой взаимодействует с пружиной 5.

Корпус 1 посредством резьбы соединен с полым нижним переводником 8, который соединен с дополнительным корпусом 9.

В нижнем переводнике 8 установлен нижний толкатель 10, имеющий нижний торец

11 и верхний сферический торец 12. Нижний толкатель 10 снабжен кольцевой канавкой—

13 и Ограничителем продольного хода, выполненным в виде штифта 14..

Нижний толкатель 10 от произвольного продольного перемещения относительно йижнего переводника 8 застопорен шаромфиксатором 15 и пружинным вйнтом 16. размещенным в радиальном канале 17, с внутренней резьбой 18 (на фиг.2 шар-фиксатор 15 и пружинный винт 16 не показаны).

1773287

6., Для осуществления фиксации нижнего тол- диняют к насосным штангам и путем нара:кателя 10 шар-фиксатор примерно на 1/3 щинания числа насосных штннг опускают своегодиаметраутоплен н кольцевой канав- его в НКТ до сближения упора торца 11 ке 13 нижнего толкателя 10 и прижат пру- толкателя 10 с торцем 35 хнастоника 32. жинным винтам 16. -.: - : .: S При разгрузке насосных штангс захна-гдополнительном корпусе 9 размеще- ным узлом автосцепа на хнастоник32, котаHM .àôõíéé подпружиненный толкать 19, . рый соединен с плунжером насоса, нижний пружина 20 и шар 21; Шар 21 установлен в толкатель 10, шар 21 и верхний толкатель 19 цилиндрическом канале 22, соизмеримом с . с пружиной 2Î относительно корпуса 9 педиаметром шара 21, выполненным соосна с 10 реместятся вверх до упора торца 28 толканижним 10 и верхним 19 толкателями. Вер- . теля 19 о дна 29 цилиндрической расточки хний подпружиненный толкатель 19 выпал- 27 верхнего переводника 25. Шар-фиксатор нен с возможностью своим нижним торцом .15 вместе с пружинным винтом 16 под ей23 „ " о

23, с ошенйым под углам © =15-30, па- -:- . ствием радиальной составляющей осеъой ддесредством шара 21 взаимодействовать с 15. нагрузки, действующей"на поверхности ка- нерхни л сферическим тарцем 12 нижнего,. навки 13 нижнего толкателя 10, смещается . толкателя 10. Причем цилиндрический ка- . . н радиальном направлении От центра к пенал 22 в нижней части выполнен с расширя-: риферии, причем пружинный винт 16 ныталющейся цилиндрической полостью 24 c i кинается наружу и тем самым деблакирует возможностью размещения шара 21 в коль-- 20 дейстние шара-фиксатора15 на нижнийтолценом пространстве. образованном цилин- ... катель 10, дрической полостью 24 и панерхностьо . : Сближение верхнего и нижнгего узлов нижнего-толкателя 10 {фиг.2), К нерхннй ча- автасцепа проводят. до палуче ия сигнала сти дополнительного корпуса 9 йрисаединен : "посадка", который сн»детельстйует о том, что верхний переводник 25 с пр»сОЕдинительНОй 25 длина спущенных с насосом насосно-кампресрезьбой 26 для насосных штанг (на чертежах . - сорных трубсоизмерима сдлинай насосных не показаны). В верхнем переводнике 25 -штанг.Сигнал."посадка"праявляетсебякак . саосно с верхним талкателем 19 выполнена . снижение осенаа растягинающей нагрузки цилиндрическая расточка 27, взаимодейст-,: — на верхний конец насосных штанг (элева- вующая с верхним талкателем 19. Продоль-:30 тор), которая непрерывна регистрируется (н ное движение верхнего падпружинейного процессе спуска штанг) спамащью "индика: . талкателя 19 йыполненц ограниченным: при ..::.:. -тора. веса". После получения сигнала "посаддвижении вверх -упорный торец28 толкате- - ка".производят необходимые ны чсления по ля 19 упирается в дно 29 цилиндрической .. устайанлению длины:подгоначной штанги . расточки 27 верхнего перенодника 25; при 35 (полуштанги), обеспечивающей однонре. движении вниз — упорное кольца 30 верхне- менно нормальную "подгонку" отнаситель - готолкателяупираетсянкальцевойуступ31 .. - нога положения -плуйжера н цилиндре дополнительного корпуса 9..; .:: ..: глубинного насоса и полированного штока, Нижний узел (захватываемая часть) ав- которым заканчиваются насосные штанги, в тосцепа представляет собой хнастоник 32; 40 устьеном сальниковом устрсайстне. выполненный ступенчатым с направляю-; . . После первого сближения(стыконки) уз. щей33 и центрирующей 34 цилиндриче ки-.:: " лов автосцепа в скважине насосные штанги ми поверхностями и ймеющий торец 35 и- вместе с верхним узлом автосцепа приподзаплечики 3О.. - .:., -.-:: Нймают на техналагйчески необходимую неПричем заплечики 36 хнастаника 32 45 л»чину, Обеспечивающую выполнение име от опорную конуснуЮ поверхность 37 - "йадгонки" линейной длины насосных (фиг.б), выполненную с обратной канусно-: штанг (полуштэнг) и полированного штока стью c(> = 30-4".., састнетстгсующей конус- - длине НКТ со штангавым насосам. ности опорной поверхности 4, выполненной 8 этсм случае хвостов«к 32 выходит из на заплечиках 3 цанг» 2... 50 верхней части антасцепа, т.к. заплечики 3

" Автосцеп работает Следующлим абра- цэнг» 2 пр» нахождении шара 21 ме:кду зам. - ., .:; ..; - " .; -,:-", Торцам» тол катслсй 10 и 19 не н сОстОЯнии

: Нижню о захватываемую часть автасце- - охватить заплечики 37 хвостаника 32 из-эа па — хвостов«к 32 соединяют с плунжера,q их пазицйсннага расхождения. Посла этого

-штангавога насоса(нл чертежах не показан) 55 устанэ,"л нается полуштанга с палиранани на насасйо-ка":"рессорных трубах(ИКТ) Опу- ным ш то<с;л, ю

ck867на заданную глуб»ну. — -: при выходе хностонйка 32 иэ верхнего

С ПОМащ" са ПР СОМ»НИТЕЛЬНай рЕЗЬбЫ уЗЛа аНТОСцаПа ВЕрХНИй ПадПруж«НЕННЫй

26 верхний узел а тосцепа(фиг,1) пр«сое- толкатель19подваэдейстьиемrtpy копн 20. сметен с уснлнел1 Р (фнл.З), ct, сщает llllli3 е

1773287 шар 21 и нижний толкатель 10 до упора штифта 14 в торец vaðïóñïîãî переводника

8. При этом под действием радиальной составляющей F (фиг.5) осевой нагрузки Р, развиваемой пружиной 20, шар 21, находящийся в пой>сти кгалого дйаметра 22 (фиг.1), смещается в полость 24 большого диаметра (фиг.2). На фиг.5 показаны: Р.— реакция нижнего толкателя 10 на шар 21; Т вЂ” реакция скошенного торца 23 верхнего толкателя 19, F - результирующая радиальная составляю. щая осевой нагрузки.

После выполнения технологических операций по "подгонке" линейных размеров плунжера, насосных штанг и полированного штока верхний узел зато."цепа (фиг 1) повторно смещают с хвостовиком 32. При этом торец 35 хвостовика 32. совместившись с нижним торцом 11 нижнего толкателя 10, продвигает вверх верхний подпружиненный толкатель 19. Одновремеийо со сжатием пружины 20 верхнего толкателя происходит подъем кольца 5 со сжлтием пружины 5 и охват заплечиков 36 хвостовика 32 внутренними заплечиками 3 перьев 2 цанги. После совпадения опорной

- поверхности 4 заплечиков 3 цанги с заплечиками 36 хвостовика 32 процесс автосцепа заканчивается и насос запуска от s работу.

Подъем насоса из скважины производят

8 следующей последовательности. Поднимают насосные штанги совместно с автосцепом и плунжером насоса, затем поднимают насосно-компрессорные трубы с цилиндром насоса.

Повышение эксплуатационной надежности предложенного автасцепа достигается благодаря прлменению дополнительных деталей в сочетании С их навой кинЕМатИЧЕ. ской связью, а также формой выполнения деталей. Так, выполнение узла сцепления, имеющего заплел;;л с Обратной конусностью опорньгх поверхностей, которые при

- своем смыкании и последующей работе остаются В напряженном состоянии {т.е. не

Отрываются друг от друга), способствует длительной и б- зстказ" a . работе.

Технологичсское расц пление автссце па для штанговмх-насосов с диаметром плунжера, соизмеримым с гйутренним диаметром НУТ, производить не требуется, т.е. по@,ем плунжера можно производить вместе с автосцепом, таким образом, автосцеп выполняет роль однократно соединяемого в скважине узла, сохраняя при этом высокую надежность срабатывания при сцеплении.

Использование в автосцепе новой кинематической связи деталей позволило без ущерба для прочности и надежности работы автосцепа уменьшить его наружный диаметр, а следовательно, и гидравлическое сопротивление при работе его в НКТ.

Формула изобретения

Автосцеп для соединения плунжера глубинного насоса со штангами, содержащий

15 соединенный с колонной штанг цанговый захват с фиксирующ!Им механизмом, включающим подпружиненное кольцо и хвостовик, соединенный с плунжером. о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности и снижения гидравлического сопротивления путем уменьшения наружного диаметра, автосцеп снабжен верхним переводником: с центральным отверстием, соединенным дополнительным корпусом с внутренней ступенчатой полостью большого и малого диаметров и полым нижним: переводником с корпусом цанги, имеющим перья с опорными поверхностями, фиксирующий механизм дополнительно содержит подпружиненный верхний толкатель со скошенным торцом, установленный в полости дополнительного корпуса, и. нижний толкатель со

35 сферическим гордо 4, установленный в центральном отверстии нижнего переводника и снабженный фиксатором, при этом между скошенным:торцам верхнего и сферическим торцом нижнего толкателей располобольщего диаметра при рабочем положении; в. полости корпуса цанги расположено подпружиненное кольцо, нижний толкатель

M кольцо установлены с возможностью вза" имодейСтвия при рабочем положении автосцепа с хвостовиком, выполненным ступенчатым и имеющим заплечики опорной конусной поверхности, а опорная noeepxHocTb перьев цанг выполнена с

50 обратной конусностью, ответной опорной поверхности хвостовика.

40 жен шар с вазможностью-выхода в полость

17732S7

1773287

Составитель Л;Беааенко

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор В.Петраш

Редактор

Производственно-издательский ком инат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 301

Заказ 3354 Тираж Подписное™

ВНИИПИ Государственного комитета ао изобретениям и открытиям при ГКЙТ СССР

1)3035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5